KỸ THUẬT ĐA ANTEN TRONG HỆ THỐNG WIMAX

WiMAX là công nghệ không dây truyền dẫn dữ liệu băng rộng vớihiệu suất băng thông trên 3 bit/s/Hz. Để tăng phạm vi và độ tin cậycủa các hệ thống WiMAX, tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 hỗ trợ tùychọn các kỹ thuật đa anten như: mã hóa không gian – thời gianAlamouti (STC), hệ thống anten thích nghi (AAS) và các hệ thống đađầu vào đa đầu ra (MIMO).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
KỸ THUẬT ĐA ANTEN TRONG HỆ THỐNG WIMAXKỸ THUẬT ĐA ANTEN TRONG HỆ THỐNG WIMAX24.12.2007KS. Nguyễn Văn LợiTóm tắt:WiMAX là công nghệ không dây truyền dẫn dữ liệu băng rộng vớihiệu suất băng thông trên 3 bit/s/Hz. Để tăng phạm vi và độ tin cậycủa các hệ thống WiMAX, tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 hỗ trợ tùychọn các kỹ thuật đa anten như: mã hóa không gian – thời gianAlamouti (STC), hệ thống anten thích nghi (AAS) và các hệ thống đađầu vào đa đầu ra (MIMO). Bài này chỉ tập trung vào kỹ thuật khôngyêu cầu phải biết kênh truyền tại máy phát, nên tập trung vào phântích các hệ thống Alamouti STC và MIMO, không quan tâm đến hệthống AAS.Bài gồm 2 phần: Phần đầu: kỹ thuật phân tập đơn giản chỉ cần mộtchuỗi cao tần (RF) đơn tại bộ thu. Thực hiện mã hóa không gian – thờigian (STC) so sánh với không thực hiện STC. Quá trình mô phỏng chothấy STC đạt được 2 – 10dB trên một hệ thống anten đơn, có thể gấp đôiphạm vi cell và gấp bốn vùng phủ sóng của cell. Với STC, các chuỗi đatần số vô tuyến (RF) được bổ sung tại trạm gốc (BS) nhằm chuyển chiphí ra khỏi trạm thuê bao phụ (SS), vì vậy chọn thị trường tập trung chophát chính, các mạng hiệu năng cao theo chuẩn IEEE 802.16-2004. Phầnhai: nghiên cứu tiêu chuẩn kỹ thuật MIMO và đề ra phi chuẩn mới cảitiến thuật toán cho vòng mở MIMO. Một không gian tần số bộ chèn bitcó thể đạt được 2 – 4dB trên chỉ một tần số được chèn hiện diện. MộtMIMO 2×2 có thể tăng gấp đôi tốc độ dữ liệu tại một vùng phủ sóng thuhẹp. Một bộ thu lặp lại được sử dụng để tăng vùng phủ sóng, đạt được5dB với thêm baseband phức tạp. Mục đích của bài này là cung cấp ýtưởng về lợi ích của các hệ thống đa anten so với hệ thống đơn antentrong triển khai WiMAX.I. Giới thiệu.Vô tuyến băng rộng hứa hẹn sẽ mang đến dữ liệu tốc độ cao cho nhiềungười sử dụng ở những vùng địa lý khác nhau, nơi các đường truyền dâydẫn quá tốn kém, bất tiện, hoặc không dùng được. WiMAX là một côngnghệ dành cho vô tuyến băng rộng thương mại có khả năng tập trung thịtrường bằng việc ứng dụng kỹ thuật tiêu chuẩn cơ bản IEEE 802.16. Cáctiêu chuẩn không dây quan trọng khác gồm IEEE 802.11, dành cho cácmạng cục bộ (LAN) tốc độ cao và IEEE 802.15 dành cho mạng cá nhân(PAN) phạm vi hẹp.Công nghệ WiMAX dựa trên chuẩn IEEE 802.16, đặc tính của IEEE802.16-2004 và 802.16e sửa đổi bổ sung là đặc tính lớp vật lý (PHY). Tiêuchuẩn IEEE 802.16-2004 nhằm dùng chủ yếu cho truyền cố định trong khiIEEE 802.16e sửa đổi bổ sung để phát triển cho cả hai dạng truyền cốđịnh và di động.Trong khi có nhiều điều chế được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE802.16, trong phạm vi bài này chỉ xét đến ghép kênh phân chia tần số trựcgiao (OFDM) bởi vì điểm mạnh của OFDM là truyền đa đường và khôngbị ràng buộc trong việc tận dụng kỹ thuật đa anten. Hơn nữa, chỉ tập trungvào công nghệ IEEE 802.16-2004 khi nó đã được thông qua.IEEE 802.16-2004 hiện nay hỗ trợ nhiều lựa chọn đa anten gồm mã thờigian – không gian (STC), hệ thống anten đa đầu vào – đa đầu ra (MIMO),hệ thống anten thích nghi (AAS).Có nhiều thuận lợi trong việc sử dụng kỹ thuật đa anten hơn kỹ thuật đơnanten:• Mảng độ lợi: độ lợi thu được bằng cách sử dụng nhiều anten vì vậytín hiệu thêm mạch lạc.• Phân tập độ lợi: độ lợi thu được bằng cách tận dụng đa đường dẫn vìvậy xác suất mọi đường dẫn đều hỏng ít khi xảy ra. Thực tế, phân tập độlợi có liên quan tới công nghệ của máy phát và máy thu để đạt được đa“looks” tại kênh fading. Các sơ đồ này đang cải thiện hoạt động bằngcách tăng độ tin cậy của cường độ tín hiệu thu được trong tín hiệu vôtuyến có fading hiện diện. Phân tập có thể được khai thác trong khônggian (anten), thời gian, hoặc kích thước của phổ (tần số).• Loại bỏ can nhiễu đồng kênh (CCIR): đây là sự loại bỏ các tín hiệubằng cách sử dụng kênh khác nhau để đáp ứng can nhiễu.Một sơ đồ chung cho cả hai mảng độ lợi và phân tập độ lợi là tổ hợp vớitỉ số tối đa: kết nối đa đường thu dẫn đến tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR)lớn nhất. Chọn phân tập, bằng cách khác, chủ yếu giới thiệu phân tập độlợi; các tín hiệu không được kết nối; đúng hơn là tín hiệu từ anten tốtnhất được chọn.Với AAS, nhiều tín hiệu chồng lên nhau có thể được truyền đồng thời sửdụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA), kỹ thuậtnày khai thác chiều trong không gian để truyền đa beam riêng biệt trongkhông gian. SDMA sử dụng CCIR, phân tập độ lợi, mảng độ lợi.Các hệ thống MIMO, ghép kênh trong không gian thông thường được ứngdụng. Ghép kênh không gian truyền dòng dữ liệu được mã hóa qua cácvùng không gian khác. Một vài kỹ thuật như BLAST không yêu cầu hồiđáp (feedback), trong khi loại khác như mã hóa vectơ trong một mode củakênh thì lại sử dụng. Kỹ thuật MIMO có thể sử dụng CCIR, phân tập độlợi và mãng độ lợi. Một dạng truyền các mã được sử dụng trong hệ thốngMIMO là STC.Khả năng hoạt động cao hơn và can nhiễu thấp hơn của MIMO và AASlàm cho chúng trở nên lôi cuốn qua các kỹ thuật tốc độ cao khác cho cáchệ thống W ...